CN101033741A

CN101033741A - 具有管腔耦合共振吸声结构夹层的全封闭制冷压缩机壳体

Info

Publication number: CN101033741A
Application number: CN 200610057374
Authority: CN
Inventors: 吕亚东; 李红旗; 唐惠德; 田静
Original assignee: Institute of Acoustics CAS
Current assignee: Institute of Acoustics CAS
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2007-09-12

Abstract

本发明涉及一种具有管腔耦合共振吸声结构夹层的全封闭制冷压缩机壳体，包括在压缩机的上壳体的顶部内壁和/或侧面内壁、和/或下壳体的压缩机润滑油以上部位内壁与所述的穿孔板之间，安装两块支撑侧板组成封闭空腔，在封闭空腔内穿孔板上的孔洞内，插入并连接一根管束，该管束的另一端为开口或封闭，直接放置于封闭空腔内；管束的直径等于孔洞的直径，其长度至少为所述的穿孔板厚度t的2倍。本发明吸声结构对制冷压缩机壳体进行吸声处理，利用管腔耦合共振吸声原理，以及管长和管束结构对共振吸收峰和吸声频带的调制特性，增强对压缩机中、低频噪声的有效吸收，从而降低压缩机腔内受激声学简正振动模式的幅值，减小压缩机的辐射噪声。

Description

具有管腔耦合共振吸声结构夹层的全封闭制冷压缩机壳体

技术领域

本发明涉及一种制冷压缩机壳体，特别涉及一种具有管腔耦合共振吸声结构夹层的全封闭制冷压缩机壳体。

背景技术

全封闭制冷压缩机被广泛应用于家用冰箱、冷柜、空调制冷系统中。而制冷压缩机恰恰是冰箱、冷柜、空调系统最主要的噪声源，因此要控制冰箱、冷柜、空调的噪声，首先应该降低制冷压缩机的噪声。然而目前制冷压缩机辐射噪声几乎成为阻碍冰箱、冷柜、空调噪声进一步降低的顽疾，因此，探寻降低全封闭制冷压缩机辐射噪声的方法、发展高效低噪声全封闭制冷压缩机已成为迫在眉睫、急待解决的问题。

从公知技术可知，吸声材料和吸声结构种类很多，按其吸声原理基本可分多孔吸声材料的吸声结构、薄板共振吸声结构、薄膜共振吸声结构、穿孔板和微穿孔板共振吸声结构。

长期以来，世界范围内压缩机噪声控制研究人员一直在努力寻找在较宽频带内具有良好吸声效果，特别是具有良好的低频吸声特性且占用空间较小的吸声结构。目前压缩机噪声控制一般采用如下方法和设计准则：

1)增加壳体结构整体刚性以提高共振频率，且降低振动幅值；

2)避免壳体曲率的突变，对于曲面而言，固有频率与曲率半径成反比，因此壳体形状应采用最小的曲率半径；

3)将悬挂弹簧支承移至具有较高刚性的位置；

4)壳体应采用尽可能少的平面；

弯曲应力与膜应力的耦合(只出现在曲面上)会使壳体本身具有较大的刚性，因此压缩机壳体应尽可能少地采用平面结构；

5)避免排气管路和冷凝器的激励，优化排气气流脉动，采用在排气管路中引入附加容积的方法来消除压力脉动谱中的高阶谐波量；

6)采用非对称的壳体形状；

具有对称结构意味着具有三维主轴，沿主轴应力最大且阻力最小。因此具有不对称压缩机壳体结构意味着能够大大减小沿某一主轴方向作用力同时出现的几率；

7)设置进、排气消声器，封闭式压缩机中的消声器一般为抗性消声器，它利用管道截面变化、共振腔引起声阻抗改变来反射或消耗声能，或利用声程差使声波相位相差180°来抵消消声器内的噪声，压缩机的空气动力性噪声一般以进气噪声为主，因此除了在压缩机本体的铸件上并联设置旁通抗性消声器外，一般还要另外设置一个结构复杂的专用进气抗性消声器。

8)在压缩机壳体外侧封闭联通一个Helmholtz共鸣器，即：由Helmholtz共鸣器的腔室通过孔颈与压缩机壳体内部空腔相连组成，以降低压缩机腔内噪声。实验结果表明：将共鸣器共振频率调制到实际压缩机空腔的最大受激振动模式上，会大幅降低共振峰值和导致响应频谱的显著改变。但这样会影响压缩机外观和在冰箱中的布置，其研究结果尚未应用于产品中。

9)通过改变壳体外部支承来增加扭转刚度，且减小振动面；

上述压缩机噪声控制方法存在明显中低频吸声不足的缺陷，仍然无法有效降低全封闭制冷压缩机腔内受激声学简正振动模式的幅值，抑制压缩机噪声中进、排气辐射的空气动力噪声、机械运动部件产生的机械噪声和驱动电机噪声在壳体内的声能积聚。

发明内容

本发明的目的在于：克服目前压缩机噪声控制采用上述方法中低频吸声不足的缺陷，从而提供一种通过对全封闭制冷压缩机壳体内壁进行敷设柔性管束穿孔板共振吸声结构的声学处理，降低全封闭制冷压缩机腔内受激声学简正振动模式的幅值，抑制压缩机噪声中进、排气辐射的空气动力噪声、机械运动部件产生的机械噪声和驱动电机噪声在壳体内的声能积聚，利用管腔耦合共振吸声原理，以及管长和管束结构对共振吸收峰和吸声频带的调制特性(增加声阻、强化吸声；增加声质量，促使共振吸收峰移向低频；调制拓宽吸声频带)，增强对压缩机中、低频噪声的有效吸收，同时这种无纤维性吸声结构对制冷工质无污染、抗腐蚀、不影响压缩机散热，并且适合压缩机壳体长期使用的，结构紧凑、经济实用、具有管腔耦合共振吸声结构夹层的全封闭制冷压缩机壳体。

为了实现上述目的，本发明提供一种具有管腔耦合共振吸声结构夹层的全封闭制冷压缩机壳体，包括由上壳体1和下壳体4组成的压缩机外壳；其特征在于：还包括一穿孔板3支撑侧板15和管束2；在所述外壳内安装压缩机润滑油以上部位的内壁的任何位置上安装一块穿孔板3，两块支撑侧板15支撑在穿孔板3与外壳之间的端口处，该穿孔板3、支撑侧板15与外壳之间组成封闭空腔，在所述的封闭空腔内穿孔板3上的一个孔洞内，插入并连接一根所述的管束2，该管束2的另一端为开口或封闭，直接放置于封闭空腔内(管束开口端或闭口端及管束中间位置为避免管束振动，也可以适当方式加以固定在空腔内)；并且管束2的直径等于孔洞的直径，其长度至少为所述的穿孔板3厚度t的2倍，如图1和6所示。

上述技术方案中，所述穿孔板3为钢板或铜板材料，可以沿着压缩机上壳体弯曲和延伸，上壳体(1)与所述的穿孔板(3)组成封闭空腔可以设置在上壳体(1)的任何部位，或上壳体的全部，下壳体(4)与所述的穿孔板(3)组成封闭空腔可以设置在下壳体(4)压缩机润滑油以上部位。

上述技术方案中，所述穿孔板3上开孔的排列一般为规则的三角形排列或正方形排列方式，如图1和6所示。

上述技术方案中，所述穿孔板3的厚度t 0.5～3mm；穿孔板小孔孔径d为0.1～4mm；穿孔率σ0.5％～30％。

上述技术方案中，所述支撑侧板为钢板或铜板材料。

上述技术方案中，所述的封闭空腔的腔深D为10～80mm。

上述技术方案中，所述的管束2为可弯曲的硬质管，如金属管、陶瓷管或塑料管；所述的管束长度l＜腔深D或l＞＞腔深D。管束2与穿孔板的各个小孔相连，其连接方式可为粘接、焊接、螺纹连接或通过一带有裙边的过渡接头安装连接。

本发明的具有管腔耦合共振吸声结构夹层的全封闭制冷压缩机壳体，采用一穿孔板(3)与压缩机外壳内壁之间加侧板组成封闭空腔，及管束构成一管束式穿孔板共振吸声结构。管束为若干根与穿孔板小孔直径相同的细长管(可为弯曲的柔性管束)排列组成，柔性管束的长度不受穿孔板共振吸声结构腔深的限制(可设计成长短不一，以调谐共振频率和改变不同频率下的吸声系数，达到调制拓宽吸声频带的目的)，其管束长度可小于腔深，亦可远大于腔深。由于细长管束的嵌入一方面大大增加了穿孔板共振吸声结构的声阻，另一方面由于声质量增大使得共振频率向低频移动，同时细长管束的管共振与穿孔板共振吸声结构的腔共振相互耦合作用拓宽了管束式穿孔板共振吸声结构的有效吸声频带。该结构利用管腔耦合共振的吸声原理，增大其吸声系数和声阻，同时拓宽其吸声频带。

本发明的优点在于，本发明的具有管腔耦合共振吸声结构夹层的全封闭制冷压缩机壳体，通过全封闭制冷压缩机壳体内嵌管束式穿孔板吸声结构夹层，对制冷压缩机壳体进行吸声处理，利用管腔耦合共振吸声原理，以及管长和管束结构对共振吸收峰和吸声频带的调制特性(增加声阻、强化吸声；增加声质量，促使共振吸收峰移向低频；调制拓宽吸声频带)，从而降低压缩机腔内受激声学简正振动模式的幅值，减小压缩机的辐射噪声。从实施例的全封闭制冷压缩机降噪前后频谱对比，不难看出全封闭制冷压缩机离散噪声分量得到降低，而且宽带噪声也得到抑制，整体辐射噪声得到明显抑制。而且由于全封闭制冷压缩机整体结构和散热状况基本保持不变，因此全封闭制冷压缩机的制冷性能和外观不会受到影响。

附图说明

图1为本发明的管束穿孔板共振吸声结构示意图；

图2为本发明的具有管腔耦合共振吸声结构安装在全封闭制冷压缩机内的结构示意图；

图3为本发明的穿孔板结构示意图；

图4为本发明的具有管腔耦合共振吸声结构夹层的全封闭制冷压缩机壳体声学处理前后，制冷压缩机上方0.1m处测点1/3倍频程噪声谱对比图；

图5为本发明的具有管腔耦合共振吸声结构夹层的全封闭制冷压缩机壳体声学处理前后，全封闭制冷压缩机上壳体水平方向0.1m处测点1/3倍频程噪声谱对比图；

图6为本发明的具有管腔耦合共振吸声结构夹层的全封闭制冷压缩机壳体示意图。

图面说明

1-上壳体， 2-管束， 3-穿孔板， 4-下壳体，

5-曲轴， 6-转子， 7-定子， 8-上轴承，

9-转子平衡块， 10-气缸座， 11-连杆， 12-活塞；

13-带裙边的过渡接头，14-背板， 15-支撑侧板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

实施例1

通过在冰箱用全封闭活塞制冷压缩机的上壳体内，安装一内嵌管束穿孔板共振吸声结构夹层，制成具有管腔耦合共振吸声结构夹层的全封闭制冷压缩机壳体，(如图2所示)。

参照图2，制作一内嵌管束穿孔板共振吸声结构夹层，本实施例采用铜管作为管束2，其管束2的几何结构参数为：铜管管束内径d₁＝1.6mm，管束长度l＝10mm，由于全封闭制冷压缩机壳体曲率变化。因此空腔深度D是变化的，从10mm到20mm。并且管束2的直径等于孔洞的直径，其长度为10mm，大于所述的穿孔板厚度t的2倍。

本实施例采用钢板作为穿孔板3，穿孔板厚度t＝1.0mm，穿孔板3上开有小孔，采用正方形排列，小孔孔径d＝1.6mm，穿孔率σ＝2.5％，如图6所示。

在沿冰箱压缩机的上壳体1的顶部向下至中部的内壁，垂直于上壳体1的内壁固定二块支撑侧板15，一块上述钢板作为穿孔板3覆盖在二块支撑侧板15上，与压缩机的上壳体1的顶部向下至中部的内壁组成封闭空腔，其封闭空腔的深度D为10mm到20mm；在所述的封闭空腔内穿孔板3上的每一个孔洞内，插入一根上述的铜管管束2，采用黏接方法将其固定；或者将一根上述的铜管管束2套接在带有裙边的过渡接头13上，带有裙边的过渡接头13与穿孔板3相连，采用黏接方法将其固定；该管束2的另一端为开口，直接放置于封闭空腔内(如图1所示)；为避免管束振动，也可以将管束开口端或闭口端及管束中间位置，用适当方式加以固定在空腔内，例如黏接方法或固定卡件固定。

本实施例制成具有管腔耦合共振吸声结构夹层的全封闭制冷压缩机壳体，分别在半消声室内和全封闭制冷压缩机制冷系统性能试验台上对全封闭制冷压缩机进行一系列声学性能试验研究。对全封闭制冷压缩机上壳体进行敷设管束穿孔板共振吸声结构声学处理前后，全封闭制冷压缩机上壳体上方和水平方向0.1m处测点的1/3倍频程噪声谱对比分别如图4和图5所示。制冷压缩机上壳体上方0.1m处测点的A计权声压级由原先54dBA降至49.5dBA，嵌入管束穿孔板共振吸声结构引起的降噪量为4.5dB。制冷压缩机上壳体水平方向0.1m处测点的A计权声压级由原先63.7dBA降至56.6dBA，全封闭制冷压缩机壳体内嵌管束穿孔板共振吸声结构夹层引起的降噪量为7.1dB。

本发明的通过全封闭制冷压缩机壳体降噪前后频谱对比不难看出：对全封闭制冷压缩机壳体进行敷设管束式穿孔板共振吸声结构夹层声学处理后，不仅离散噪声分量得到降低，而且宽带噪声也得到一定程度的抑制。而且由于全封闭制冷压缩机整体结构和散热状况基本保持不变，因此，全封闭制冷压缩机的制冷性能不会受到影响。

实施例2

通过在冰箱用全封闭活塞制冷压缩机的上壳体和压缩机润滑油以上部分下壳体内，安装一内嵌管束穿孔板共振吸声结构夹层，制成具有管腔耦合共振吸声结构夹层的全封闭制冷压缩机壳体，(如图6所示)。

参照图2，本实施例采用聚四氟乙烯塑料管作为管束2，其管束2的几何结构参数为：管束内径d₁＝2.0mm，管束长度l＝30mm，由于全封闭制冷压缩机壳体曲率变化。因此空腔深度D是变化的，从10mm到20mm。并且管束2的直径等于孔洞的直径，其长度为50mm，大于所述的穿孔板3厚度t的2倍，且大于空腔深度D。

本实施例采用钢板作为穿孔板3，穿孔板厚度t＝1.2mm，穿孔板3上开有小孔，采用正方形排列，小孔孔径d＝2.0mm，穿孔率σ＝5.8％。

在沿冰箱压缩机的上壳体1的顶部向下至中部的内壁，垂直于上壳体1的内壁固定二块支撑侧板，一块穿孔板3覆盖在其上组成封闭空腔，其封闭空腔的深度D为10mm到20mm；在所述的封闭空腔内穿孔板3上的每一个孔洞内，插入带有裙边的过渡接头，采用黏接方法将其固定，并将所述的管束2套接在带有裙边的过渡接头上，与穿孔板3相连，该管束2的另一端为开口，直接放置于封闭空腔内(如图1所示)，为避免管束振动，管束中间位置也采取适当方式，加以固定在空腔内，例如用胶带黏结；

总之，本发明专利通过全封闭制冷压缩机壳体内嵌管束穿孔板吸声结构夹层，对制冷压缩机壳体进行吸声处理，利用管腔耦合共振吸声原理，以及管长和管束结构等对共振吸收峰和吸声频带的调制，从而降低压缩机腔内受激声学简正振动模式的幅值，减小压缩机的辐射噪声。从实施例的全封闭制冷压缩机降噪前后噪声频谱和辐射噪声A声级对比，可以看出：不仅全封闭制冷压缩机离散噪声分量得到降低，而且宽带噪声也得到了抑制，全封闭制冷压缩机整体辐射噪声得到明显降低。另外由于全封闭制冷压缩机整体结构和散热状况基本保持不变，因此，全封闭制冷压缩机的制冷性能不会受到影响。同时，压缩机壳体内嵌的管束穿孔板吸声结构是一种无纤维性吸声结构，对压缩机制冷工质无污染、抗腐蚀、制造成本低，适合压缩机壳体内长期使用。因此，内嵌管束穿孔板吸声结构夹层的制冷压缩机是一种结构紧凑、经济实用、降噪效果明显的新型低噪声全封闭制冷压缩机。

Claims

1、一种具有管腔耦合共振吸声结构夹层的全封闭制冷压缩机壳体，包括由上壳体(1)和下壳体(4)组成的压缩机外壳；其特征在于：还包括一穿孔板(3)、支撑侧板(15)和管束(2)；在所述外壳内安装压缩机润滑油以上部位的内壁的任何位置上安装一块穿孔板(3)，两块支撑侧板支撑在穿孔板(3)与外壳之间的端口处，该穿孔板(3)、支撑侧板(15)与外壳之间组成封闭空腔，在所述的封闭空腔内穿孔板(3)上的一个孔洞内，插入并连接一根所述的管束(2)，该管束(2)的另一端为开口或封闭，直接放置于封闭空腔内；并且管束(2)的直径等于孔洞的直径，其长度至少为所述的穿孔板(3)厚度t的2倍。

2，按权利要求1所述的具有管腔耦合共振吸声结构夹层的全封闭制冷压缩机壳体，其特征在于：所述的管束(2)的开口端、闭口端或管束中间位置加以固定在空腔内。

3，按权利要求1所述的具有管腔耦合共振吸声结构夹层的全封闭制冷压缩机壳体，其特征在于：所述穿孔板(3)为可以沿着压缩机上壳体弯曲和延伸的板材，包括钢板或铜板材料。

4，按权利要求1所述的具有管腔耦合共振吸声结构夹层的全封闭制冷压缩机壳体，其特征在于：所述穿孔板(3)上开孔的排列一般为规则的三角形排列或正方形排列方式。

5，按权利要求1所述的具有管腔耦合共振吸声结构夹层的全封闭制冷压缩机壳体，其特征在于：所述穿孔板(3)的厚度t为0.5～3mm；穿孔板小孔孔径d为0.1～4mm；穿孔率σ为0.5％～30％。

6，按权利要求1所述的具有管腔耦合共振吸声结构夹层的全封闭制冷压缩机壳体，其特征在于：所述的封闭空腔的腔深D为10～80mm。

7，按权利要求1所述的具有管腔耦合共振吸声结构夹层的全封闭制冷压缩机壳体，其特征在于：所述的管束(2)为金属管、陶瓷管或塑料管；所述的管束长度l＜腔深D或l＞＞腔深D。

8，按权利要求1所述的具有管腔耦合共振吸声结构夹层的全封闭制冷压缩机壳体，其特征在于：所述的管束(2)与穿孔板(3)的各个小孔相连，其连接方式为粘接、焊接、螺纹连接或通过一带有裙边的过渡接头安装连接。